리소그래피는 틀림없이 반도체 제조에서 가장 중요한 단계입니다. 오늘날의 최첨단 EUV 스캐너는 새로운 Boeing 제트 여객기만큼 비용이 많이 드는 믿을 수 없을 정도로 복잡한 기계입니다.
1984년 Philips와의 합작 투자로 소소하게 시작한 ASML은 세계에서 두 번째로 큰 칩 장비 제조업체이자 유일한 EUV 장비 공급업체로 성장했습니다.
"리소그래피를 잃다", The Chip Warriors 팟캐스트 시리즈의 에피소드, 미국이 어떻게 칩 제조 공정의 중요한 부분을 발명하고 분실했는지에 대한 직접적인 설명을 제공합니다. 이 에피소드는 Fairchild Semiconductor, David W Mann Co, Cobilt, GCA, Nikon 및 Silicon Valley Group(SVG) 등의 선구자들과의 인터뷰를 기반으로 합니다.
실리콘 웨이퍼에 이미지를 인쇄하려는 초기 시도는 1950년대 중반 Bell 연구소에서 이루어졌습니다. 그 XNUMX년 후반에 페어차일드는 트랜지스터를 만들기 위해 공정을 개선했습니다.
“우리는 영역을 묘사하기 위해 포토 레지스트를 사용하기로 결정했습니다.”라고 Bob Noyce와 함께 Fairchild의 공동 창립자 XNUMX명 중 한 명인 Jay Last가 말했습니다.
“Bell Labs는 그곳에서 약간의 노력을 기울였지만 이것이 작업이 불가능하다고 생각하여 결코 추구하지 않았습니다. Bob [Noyce]와 저는 Kodak과 함께 일했고 그들은 당시 최고의 레지스트를 제공했으며 점차적으로 레지스트가 꾸준히 개선되는 작업 관계를 갖게 되었습니다.
"기술적인 문제와 기술적 후퇴가 많았지만 우리는 이것을 사용할 것이며 제대로 작동하도록 해야 한다고 말했고 실제로 그렇게 했습니다."
1960년대에는 접촉 마스크 정렬 장치가 웨이퍼 인쇄에 사용되었습니다. 쿨리케 & 소파 최초로 상업적으로 소개했습니다. 나중에 Kasper Instruments가 지배적인 공급업체가 되었지만, 이전 Kasper 엔지니어 세 명이 Cobilt라는 회사를 설립하고 1972년 보스턴에 본사를 둔 CAD 거대 Computervision이 이 회사를 인수하면서 웨이퍼 프린팅의 새로운 패러다임이 나타났습니다.
“코빌트는 당시 기준보다 다소 뛰어난 기술로 반도체 웨이퍼를 인쇄하는 기계식 정렬 장치를 만들었습니다. 그리고 Computervision에는 레이어를 보다 정확하게 정렬할 수 있는 자동 정렬 패키지가 있었습니다.”라고 Computervison에서 West Coast로 옮겨 Cobilt의 엔지니어링 부사장이 된 Sam Harrell은 말했습니다.
“우리는 전 세계적으로 수백 대의 기계를 판매했습니다. 프로젝션 프린터 시대가 지배적이 되기 전까지는 실제로 군림했습니다.”
Cobilt에 합류하기 전에 Kasper에서 정렬장치를 판매했던 Ed Segal은 Perkin-Elmer가 프로젝션 마스크 정렬장치를 개발했을 때 Cobilt가 어떻게 선두를 잃었는지 보았습니다.
Segal은 "마스크 정렬 장치가 접촉형 마스크 정렬 장치에서 프로젝션 정렬 장치로 발전하거나 마스크 이미지를 웨이퍼에 투영하는 단계로 발전했을 때 Perkin-Elmer가 절대적으로 개입하여 해당 시장을 장악했습니다."라고 말했습니다. . “코빌트는 하나를 만들려고 시도했지만 정말 큰 실패였습니다. 그리고 회사는 결국 1981년에 Applied Materials에 매각되었습니다.”
짐 갤러거(Jim Gallagher)는 1980년대 일본 기업에 시장을 양보하기 전까지 리소그래피 분야의 세계 선두주자였던 GCA에서 반도체 장비 사업을 운영했습니다. 팟캐스트에서 그는 Nikon 및 Canon과 같은 일본 공급업체가 시장 리더가 된 후 회사가 결국 멸망한 것에 대해 이야기합니다.
“우리는 최선을 다해 사업을 매각하기 시작했습니다. 하지만 당신이 내리막길을 걷고 있다면, 말하자면 판매를 시작할 때가 아닙니다. 왜냐하면 당신이 하고 있는 일은 모두가 당신의 문제를 알고 있고 가장 낮은 가격을 제시할 것이기 때문입니다. 이것이 우리 슬라이드의 시작이었습니다.” Gallagher가 말했습니다.
1980년대 후반까지 일본 스테퍼 공급업체의 지배력은 미국 칩 제조업체의 걱정거리였습니다. 대체 소스를 개발하기 위한 노력의 일환으로 Intel은 유럽 회사인 Censor와 협력했습니다. 그러나 이러한 노력은 실패했고 Censor는 1984년 Perkin-Elmer에 매각되었습니다.
인텔 공동 창업자인 고든 무어(Gordon Moore)는 당시 우려를 회상했다. “대형 스테퍼는 Canon과 Nikon에서 나오고 있었습니다. 미국에는 이와 유사한 장비가 없었고 이는 전체 프로세스에서 매우 중요한 부분이었습니다.
“우리는 스테퍼를 만들기 위해 리히텐슈타인 회사 [Censor]와 주요 프로그램을 진행했습니다. 매우 정교하지만 비용이 많이 들고, 시장에 실제로 영향을 미치기에는 개발이 너무 느리게 진행되었습니다. 우리는 결국 일본산 장비를 구입하게 되었습니다. 일본 장비가 최고였기 때문이고 대체 소스가 실제로 없었기 때문입니다.”
나중에 Nikon의 CEO가 된 Shoichiro Yoshida는 회사 최초의 반도체 제조용 스텝 앤 리피트 카메라를 설계했습니다. 팟캐스트에서 그가 Nikon의 스테퍼 초기 개발에 대해 설명하는 내용을 영어로 들어보세요.
1990s에서, SVG는 새로 임명된 CEO Papken Der Torossian의 지휘 하에 리소그래피 분야로 사업을 확장했습니다. SVG는 GCA를 인수하려고 시도했지만 거래는 실현되지 않았고 GCA는 1988년 General Signal에 매각되었습니다.
그러나 Der Torossian은 Perkin-Elmer가 IBM과 협력하여 개발한 차세대 스텝 앤 스캔 시스템인 Micrascan을 인수하는 데 성공했지만 이를 위해서는 수천만 달러의 R&D와 XNUMX년 반이 필요하다고 말했습니다. 시스템의 버그를 수정하세요. 그 결과가 Micrascan II였습니다.
“그들이 가지고 있던 기계는 작동하지 않았습니다. 평균 고장 간격은 XNUMX시간 미만이었습니다. IBM은 이를 사용할 수 없었습니다. 하지만 아주 좋은 기본 기술을 갖고 있었다”고 말했다.
Der Torrossian은 어떻게 현금 부족으로 인해 미국에서 고급 리소그래피를 유지할 기회를 놓쳤는지 설명합니다.
“92년에 ASML은 출혈을 겪었습니다. Philips가 이 제품을 소유하고 있었고 ASML을 60천만 달러에 구매하기 위해 저에게 왔습니다. 나에게는 60천만 달러가 없었다. 나는 그들에게 '동일한 주식을 줄 테니 합작투자를 하자'고 말했다. 그들은 '아니요, 필립스는 현금이 필요해요'라고 말했습니다.”
2001년에 ASML은 사업 방향을 전환하여 결국 미국의 마지막 주요 리소그래피 회사인 SVG를 1.6억 달러에 인수했습니다. 이 거래는 국가 안보 문제로 인해 몇 달 지연되었지만 ASML이 SVG의 Tinsley Labs 부서를 매각하기로 합의한 후 결국 George W. Bush 행정부의 승인을 받았습니다.
The Chip Warriors 팟캐스트 시리즈Craig Addison이 작성 및 제작한 는 2004년부터 2008년까지 진행된 SEMI 구술 역사 인터뷰를 기반으로 합니다. 인터뷰는 팟캐스트와 관련이 없는 SEMI의 라이센스 하에 사용되었습니다.
1980년 SEMI가 의뢰한 이 그림에는 리소그래피의 선구자들이 묘사되어 있습니다. 왼쪽부터 Perkin-Elmer의 프로젝션 마스크 정렬기 팀(Abe Offner, Jere Buckley, David Markel 및 Harold Hemstreet), 오른쪽은 David W. Mann Co.의 사진 중계기 주요 발명가인 Burt Wheeler.
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